油炸食品中可食性膜的应用现状及研究进展

宋昱，孟令冬，王娟娟，李昀

（天津农学院食品科学与生物工程学院，天津 300392）

可食性膜作为一种集纯天然、可降解、无污染等优势为一体的新型材料，已逐步成为国内外食品包装保鲜领域研究的热点，成为延缓食品腐败变质、延长食品货架期的重要措施之一。

人们食用油炸食品始于公元前16世纪，其凭借着口感酥脆、颜色金黄、风味独特等特点受到国内外消费者的喜爱，在世界食品市场中占据着不可代替的位置。但油炸食品的高含油量和高热量会引起肥胖，在油炸过程中产生的丙烯酰胺等化学危害物，对人体健康造成潜在危害[1-2]。食物经油炸处理后所吸收的油脂也增加了生产成本。并且，食用油本身的氧化也会影响油炸食品的品质和保质期。因而有效减少油炸食品的含油量，抑制化学危害物的形成，延长油炸食品保质期具有重要的研究意义。

可食性膜在油炸食品领域的运用研究较少，且主要集中在油炸食品含油量的影响条件方面[3-5]，缺乏相关内容的系统报道，本文主要总结了近年来国内外可食性膜在油炸食品领域的应用及研究进展，以期为利用可食性膜技术生产出安全、健康的低脂油炸食品提供参考。

1 可食性膜的研究概述

可食性膜是通过分子间相互作用形成的一种可食用的薄涂层或薄膜，以天然大分子及其衍生物为主要成膜基质，通过添加增塑剂、抗氧化剂、活性成分等可改善可食性膜的功能。

1.1 可食性膜的分类

可食性蛋白膜、可食性多糖膜、可食性脂质膜和可食性复合膜都是常见的可食性膜，以蛋白质、多糖和脂质为主要基质材料，单一膜成分在某些功能上略有不足，多种基质协同制成复合膜可以填补单一膜的缺陷，改善膜性能。其主要成膜基质和优缺点见表1[6-16]。

表1 各类可食性膜的主要成膜基质和优缺点Table 1 Main film forming matrix and advantages and disadvantages of various edible films

1.2 可食性膜的制备

可食性膜的制备措施大体可分为湿法和干法，湿法是指将成膜材料根据其不同的溶解条件充分溶解，可通过向其添加功能性物质、调节pH值、加热等方式制成膜液，在食品外表以涂刷、浸泡或喷洒等形式应用，然后在一定环境条件下干燥，膜液便构成一层薄的可食性涂层。干法是指将成膜液经挤压、紧缩、模塑等措施干燥后制成膜片，运用在食品包装中[17]。

1.3 可食性膜性能的影响因素

1.3.1 成膜材料

可食性膜一般由基质、溶剂和助剂等组成。其各成膜组分之间相容性受复配比例影响，且不同的成膜基质其结构和性质也不相同，受成膜材料的链游动性、极性、基团、相对分子质量等因素影响[14]。可食性膜性能还受成膜液中溶剂的影响，溶剂主要有醇溶液、稀酸碱溶液和水。除此之外，增塑剂、交联剂、抗氧化剂等都可改善或增加可食性膜的性能。

1.3.2 成膜工艺和条件

成膜溶液的pH值会影响膜性能，特别是对可食性蛋白膜和壳聚糖膜有明显作用。适当延长溶胶时间，适度地搅拌均质，可以使成膜液混合更彻底，可食性膜更易拉伸且坚固[18]。为改善或增加可食性膜的特殊性能，可以对膜进行物理改性，主要有热处理、高压处理、微波处理、超声波处理等方式。

成膜条件影响着可食性膜材质的稳定性，储存环境的相对湿度和温度会影响可食性膜性能。相对湿度升高，可食性膜的阻隔性和延展性随之减弱。贮藏时间增加，可食性膜材质会随之产生一些物理化学变化，如蛋白质氧化、淀粉重结晶等。

2 可食性膜在油炸食品中的作用

可食性膜处理油炸食品可达到阻氧隔水、降低吸油量、抑制氧化等效果，有助于油炸食品改善品质，提高附加值。

2.1 降低含油量

部分油炸食品的含油量在50%以上，是高脂食品的代表。油脂在油炸过程中发生的降解、水解等复杂反应，生成甘油单酯和甘油二酯等表面活性剂提高了油和食品的接触，同时增强了水分的消耗，油炸食品在油炸过程中水分消耗量和油脂吸收量呈正相关，故食品吸收了过多的油脂，导致其含油量增高。油炸结束后，毛细作用使油炸过程中吸附在食品表面上的一部分油脂进入到油炸食品外壳和内部之间的毛细结构中，致使油炸食品油脂含量进一步增多[19]。

可食性膜改变了食品的表面结构和疏水性，在油炸过程中，更加紧凑的表层可减少水分从微孔蒸发流失，抑制了水油置换，从而降低了油炸食品的含油量。同时可食性膜在油炸食品表面形成的保护层可以有效减少气体进入，防止油炸食品氧化酸败。Aminlari等[3]研究发现3%酪蛋白酸钠膜可使薯片吸油量降低14%。Angor[20]研究发现，5%乳清蛋白膜和5%乳清分离蛋白膜可分别降低薯片吸油量49.9%和54.4%。Kim等[21]研究发现0.3%结冷胶和0.3%瓜尔胶可分别降低薯条油脂含量12.2%和11.8%。Khazaei等[22]用罗勒籽胶和百里香酚制备活性食用涂膜可使油炸虾的吸油量下降34.5%。Bouaziz等[23]研究发现2%杏仁胶处理的薯片吸油率降低了34%。Sothornvit等[24]研究发现与对照样品相比，1.5%黄原胶膜和1.5%瓜尔胶膜分别处理香蕉干后吸油率分别下降了17.22%和25.22%。由此可见，可食性膜可降低油炸薯类食品、油炸海鲜食品以及油炸果蔬食品等的含油量。

2.2 改善品质

可食性膜可以保持或改善油炸食品特有的风味口感和营养价值。Garmakhany等[25]研究发现经1%羧甲基纤维素、0.3%瓜尔胶和2%黄原胶处理的薯片色泽更佳；经2%黄原胶、0.5%羧甲基纤维素和1%羧甲基纤维素处理的薯片风味更佳。在感官评估中，所有涂膜处理的样品与空白样品相比更受人们喜爱。

2.3 减少有害物质生成

食物在高温油炸过程中部分营养成分会被破坏，而且极有可能会形成影响人体健康的有害物质。食物中的脂肪、蛋白质等有机物经高温油炸后通过氧化分解和聚合反应会形成多环芳烃化合物。油温超过120℃时食物通过美拉德反应、脂肪氧化等途径会形成丙烯酰胺[26]。油炸温度在200℃以上时，食物会分解形成杂环胺类化合物。在油炸过程中顺式脂肪酸会因反复高温使用煎炸油和油炸时间过长发生异构形成反式脂肪酸[27]。

可食性膜可以控制油炸食品在油炸过程中有害物质含量。Zeng等[28]研究发现果胶、黄原胶和海藻酸都可以减少油炸食品中丙烯酰胺的生成。Suyatma等[29]研究发现与未涂膜的香蕉片相比，2%果胶可食性膜可降低香蕉片33%丙烯酰胺含量。何叶[30]发现甲基纤维素膜可以有效降低油饼中丙二醛、丙烯酰胺和缩水甘油酯的含量，大豆分离蛋白膜可减少油饼中丙二醛和丙烯酰胺的含量。Mousa[31]研究发现改性阿拉伯胶涂膜的油炸马铃薯中丙烯酰胺含量降低了88%。盛美香等[32]研究发现壳聚糖涂膜的油炸薯片中丙烯酰胺含量降低了53.6%。因此，可食性膜可有效降低油炸薯类食品、油炸肉类食品以及油炸果蔬食品等的有害物质含量。

3 油炸食品中可食性膜的选择与应用方法

3.1 预处理

为了更好地改善油炸食品质量，可先对研究对象进行预处理，促进可食性膜达到理想效果。Sakhale[33]将马铃薯块在0.5%氯化钙水溶液中热烫，后用1%羟丙基甲基纤维素膜液处理2 min后沥干并干燥，结果显示：与未经涂膜处理的空白对照组相比，这样处理的薯条油炸后吸油量减少46.9%，感官品质得到改善。Luvielmo等[34]将0.5%氯化钙和2.5%氯化钠预处理后的薯片浸在以甘油为增塑剂的1%甲基纤维素中，经油炸后薯片吸油量降低13.4%。Jia等[35]研究发现经钙离子烫漂后用瓜尔胶和山梨醇涂膜处理的炸薯条含油量显著降低并且这一处理对炸薯条本身质地没有负面影响。

3.2 改性处理

谷氨酰胺转氨酶具有专一性和温和性，与蛋白质交联能够增加可食性膜的功能特性。酶法改性可食性膜能够降低油炸食品吸油率。Rossi等[36]证实谷氨酰胺转氨酶交联乳清蛋白果胶膜在炸薯条和甜甜圈中起到了有效的水分屏障作用，可有效地抑制油炸食品水分的吸收且使产品的感官接受度更好。

物理改性处理能够改善膜的机械性能，提高可食性膜对油炸食品的阻油效果。Lua等[37]研究发现1%甲基纤维素经超声波处理后，能使炸薯条吸油量减少31.03%，证明超声波处理可改善甲基纤维素膜的阻油能力。

3.3 增塑剂

根据油炸食品的特性，避免在油炸过程中因水分蒸发使涂层溶解破裂，可食性膜应选亲水性涂膜材料，也可加入增塑剂改善膜性能。增塑剂所含有的小分子化合物与成膜材料间的羟基形成氢键，减小大分子间相互作用，能够提高可食性膜的韧度[38]。Archana等[39]研究发现以甘油为增塑剂制备的1%黄秋葵/卡拉胶能有效降低薯片的水分损失和油脂吸收，抑油率为45%。Tavera-Quiroz等[40]向1%甲基纤维素中添加0.75%山梨醇作为增塑剂，其处理过的薯片吸油率降低了30%。

3.4 膜层数

在涂膜层数方面，单层膜、双层膜和三层膜都可有效降低油炸食品的吸油率，Khalil[41]将薯条用0.5%氯化钙水溶液处理后，以5%果胶作为第一层涂膜，1.5%羧甲基纤维素作为第二层涂膜。结果表明，单层膜可降低含油量40%，双层膜可降低含油量54%，双层膜比单层膜处理的炸薯条水分含量更高，结构更坚固。

相反，Daraei等[42]以1%羧甲基纤维素/果胶复合膜为第一层膜，1%瓜尔胶为第二层膜，1%羧甲基纤维素为第三层膜处理薯条，结果显示，单层膜效果好于双层膜和三层膜，可降低薯条含油量76%，单层膜处理炸薯条等水分含量高的油炸食品，可以保持更佳的口感。所以，要根据油炸食品本身的特性、膜材料特点以及膜成分间相容性等因素选择合适的涂膜层数。

除此之外，涂膜次序、浸膜时间、膜干燥温度、膜干燥时间等也影响着涂膜效果。凌俊杰等[43]研究发现相比于挂糊前和挂糊后添加可食性膜，用可食性膜水溶液配制的挂糊液处理鱼块，抑油效果最好。李素云等[44]研究发现浸膜40 min可使油炸香蕉片含油量降低。Zeng等[28]研究发现浸膜5 h可使油炸薯条中丙烯酰胺含量明显降低。这些研究表明较长的浸膜时间可降低含油量、减少油炸食品中丙烯酰胺的含量。

4 可食性膜在油炸食品中的应用

现今可食性膜技术主要运用在油炸薯类食品、油炸肉制品和油炸谷类食品中，研究主要针对可食性膜 对油炸食品含油量的影响，其应用的主要基质见表2。

表2 油炸食品中可食性膜应用的基质Table 2 Application matrix of edible film in fried food

4.1 可食性膜在油炸薯类食品上的应用

可食性膜在油炸食品上的应用研究对象大多为薯类食品，常见的油炸薯类食品有薯片和薯条。Angor[45]研究发现羧甲基纤维素膜和大豆分离蛋白膜都可以降低薯片吸油量，当浓度在10%时两种膜效果最好，同浓度的大豆分离蛋白膜抑油效果优于羧甲基纤维素膜。Rayner等[46]用0.05%结冷胶和10%大豆分离蛋白制成可食性膜后处理薯条，经油炸后与未涂膜的薯条相比，吸油量减少55.1%，质地没有明显区别且更受人们喜爱。Karimi等[47]研究发现0.5%罗勒籽胶处理的薯条最大吸油量降低了28.8%，水分含量增加了29.1%，含水量的增加使薯条产率提高了16.62%。

4.2 可食性膜在油炸肉制品上的应用

尹茂文[48]研究发现1%海藻酸钠可使炸猪肉丸含水量增加3.51%，其抑油率可达9.2%，同时提高油炸猪肉丸的硬度。海藻酸钠/大豆分离蛋白膜可使炸猪肉丸抑油率达12.03%，水分含量增加3.9%。Dragich等[4]用10%变性乳清蛋白分离液处理鸡肉，然后在160℃下油炸5 min，与对照组比较，涂膜处理的炸鸡脂肪摄入减少了30.67%。

4.3 可食性膜在油炸谷类食品上的应用

Albert等[49]研究发现15%小麦面筋蛋白、10%乳清分离蛋白、10%大豆分离蛋白、4%果胶和2%结冷胶能够分别降低油炸谷类食品吸油量48%、54%、51%、17%和55%，大豆分离蛋白、乳清蛋白和甲基纤维素效果较好，酪蛋白酸钠、明胶和谷蛋白不适合油炸食品。卡拉胶/魔芋胶复合膜、大豆分离蛋白/甲基纤维素膜和大豆分离蛋白/乳清分离蛋白膜可分别降低油炸谷类食品吸油量54%、83.5%和99.8%。

5 展望

在倡导健康低脂饮食的大环境下，油炸食品的高油、易氧化等问题亟待解决。利用可食性膜技术可在最大程度上降低油炸食品含油量，抑制氧化酸败，保持其原有感官品质。

可食性膜由单一材料向多材料，由单一膜向多功能、复合型膜的发展是必然趋势，但现今国内外对在油炸食品上应用的可食性膜特性研究较少且制膜材料和制膜方法较传统。文献中研究重点大多为涂膜技术对油炸食品含油量的影响，对降低油炸食品中潜在致癌物（如丙烯酰胺等）形成、延缓油炸食品氧化酸败及可食性膜对油炸食品保质期的影响方面研究较少。同时研究对象多以油炸薯类食品为主，其他油炸食品的报道较少。

所以，今后可食性膜在油炸食品上的研究应扩大应用对象的选择范围。油炸坚果类食品作为休闲食品深受人们的喜爱，其本身富含大量人体必需的营养成分（如不饱和脂肪酸等），但容易酸败，所以用可食性膜技术来抑制油炸坚果类食品氧化，延长保质期有实际研究意义。同时应重视可食性膜普遍存在的问题，如耐热性较差、涂膜效果不稳定、易受环境温度、湿度的影响等；重视在油炸过程中涂膜材料的变化，包括经高温油炸后膜是否完整、膜性质是否发生变化，膜材料经油炸后是否会改变油炸食品性质等问题。在配制可食性膜时应考虑个别成分会导致的过敏现象，并结合各涂膜材料的优缺点，根据国家规定，通过物理、化学、酶法或基因工程等手段对膜材料进行改性，来提升可食性膜的功能特性；也可将纳米技术等新技术应用于可食性膜，或将活性成分、微生物中提取的生物大分子等添加于可食性膜，改善可食性膜性能。在延长油炸食品保质期方面，可利用可食性膜技术与脱氧剂、新型包装技术相结合，如新型纳米脱氧剂、真空包装、充氮包装等，从而有效抑制油炸食品氧化酸败，保持油炸食品品质。

随着食品工业的发展，可食性膜在油炸食品上的应用有着广阔前景，这一领域的研究有着重要意义。